City Tech: هوشمند شدن در مورد سطوح

آ چند سال پیش، شهر سن آنتونیو تحقیقاتی را در مورد تأثیرات پیش بینی شده تغییرات آب و هوایی بر دمای محلی انجام داد. این مطالعه پیش بینی کرد که تا اواسط قرن، شهر ممکن است ۶۱ روز در سال را با دمای بیش از ۱۰۰ درجه تجربه کند. در حقیقت، این شهر ۷۵ روز بیش از ۱۰۰ درجه را در سال ۲۰۲۳ کاهش داد.

داگلاس ملنیک، مدیر ارشد پایداری سن آنتونیو، می‌گوید، مانند بسیاری از شهرها، سن آنتونیو سال‌ها است که واکنش‌هایی به تغییرات آب و هوایی را طراحی کرده است، اما دمای بی سابقه اخیر به چنین تلاش‌هایی احساس فوریت جدیدی بخشیده است. یکی از اجزای اصلی که در حال بازنگری جدی است: سطوح شهر، از جاده‌ها تا سقف‌ها. این سطوح ساخته شده توسط انسان اغلب تاریک و غیرقابل نفوذ هستند، هوای گرم را تقویت می‌کنند، خطر سیل را بدتر می‌کنند و به اثر جزیره گرمایی کمک می‌کنند. اما افزایش دمای جهانی موجی از آزمایش‌ها با مواد جدید و نوآوری‌های مهندسی را به وجود آورده است که برای تصور مجدد مشکلات سطحی به‌عنوان فرصت‌های عمیق طراحی شده‌اند.

سنگفرش محل تمرکز ویژه ای برای سن آنتونیو و بسیاری از شهرهای دیگر است، زیرا گرم است و تعداد زیادی از آن وجود دارد: محققان تخمین می زنند که ۳۰ تا ۴۰ درصد از پوشش زمین شهری را تشکیل می دهد. ملنیک می گوید، پس از آزمایش اولیه آزمایشی «بسیار کوچک» در سال ۲۰۲۱ با پوشش بازتابنده روسازی، سان آنتونیو پروژه ای ۱ میلیون دلاری را آغاز کرد که پنج ماده از این قبیل را در بخش های مختلف شهر آزمایش می کند. خیابان‌ها بر اساس داده‌های مربوط به برابری و گرما انتخاب شدند و کار در حال ادغام در پروژه‌های تعمیر و نگهداری و بازسازی برنامه‌ریزی‌شده از قبل است. این شهر با دانشگاه تگزاس سن آنتونیو برای ارزیابی نتایج همکاری خواهد کرد.

همانطور که دیوید سیلور، استاد و مدیر دانشکده علوم جغرافیایی و برنامه‌ریزی شهری در دانشگاه ایالتی آریزونا، می‌گوید، تلاش مشابهی در فینیکس، شهری در «خط مقدم گرمای شدید» در جریان است. این شهر یکی از طرفداران اولیه بازنگری سطوح بود و سه سال پیش یک برنامه آزمایشی بزرگ Cool Pavement را راه اندازی کرد. اما حتی در این مکان بسیار داغ، اخیراً تلاش‌ها سرعت گرفته است: ASU به عنوان یک شریک تحقیقاتی و مشاوره در پروژه‌ای تحت رهبری شهر که بیش از ۱۰۰ مایل از جاده‌های محلی را با پوشش‌های انعکاسی درمان کرده است، مشارکت داشته است. ملوان می گوید: «این چیزی است که پنج سال پیش اتفاق نمی افتاد، و به طور فزاینده ای در شهرهای مختلف اتفاق می افتد.»

لس آنجلس تعدادی برنامه آزمایشی از جمله یکی در محله پاکویما آزمایش یک پوشش بازتابنده در خیابان ها، زمین بازی مدرسه، و پارکینگ مرکز تفریحی. در همین حال، محققان در دانشگاه پردو، توسعه داده اند و در حال آماده سازی برای بازار هستند.سفیدترین رنگ جهانکه ۹۸ درصد گرمای خورشیدی را منعکس می کند و می تواند در ساختمان ها، قطارها و اتوبوس ها و سطوح دیگر استفاده شود. تعدادی از شهرهای ایالات متحده مشوق های مالیاتی برای سقف های بازتابنده ارائه می کنند. دیگران نصب کرده اند بام های سبزپوشش مواد عایق رطوبتی با گیاهان و سایر گیاهان سبز که می تواند هم خنک کننده باشد و هم بارندگی را جذب کند. و پروژه های کوچکتر مانند پارکینگ در سرتاسر جهان ظاهر می شوند سایبان های خورشیدی ایجاد سایه و تولید انرژی؛ راه راه دیوارهای خود خنک شونده که تا ۱۸ درجه خنک تر از دیوارهای صاف باقی می مانند و می توانند به کاهش نیاز به تهویه مطبوع کمک کنند. و مواد مبتکرانه و مقرون به صرفه بام خنک برای سازه های غیررسمی و خودساخته در هندوستان، آفریقا، و جاهای دیگر.

Sailor از ASU می‌گوید این ایده که اراده دولت برای مقابله با گرمای شدید در حال گسترش است – و بودجه شهرداری نیز همراه با آن در حال رشد است – باعث نوآوری بیشتر مواد در بازار می‌شود. او به ایجاد عملیات آسفالت جدید بر پایه اکریلیک اشاره می کند. از آنجایی که رنگ‌های روشن‌تر می‌توانند نشانه‌های تایر را نشان دهند، تقاضا همچنین منجر به ایجاد پوشش‌هایی شده است که در طیف مرئی تیره هستند، اما مهندسی شده‌اند تا بازتاب بالایی در خارج از آن طیف داشته باشند و ۳۰ تا ۴۰ درصد انرژی خورشید را در مقایسه با ۴ درصد منعکس کنند. در یک جاده استاندارد مواد دیگری که در معرض نور خورشید قرار می گیرند شامل انواع جدیدی از پوشش برای سقف های فلزی اکسترود شده است. بتن منعکس کننده متخلخل؛ و فیلم خنک کننده تابشی غیرفعال برای تابش فعال گرما از سطوح (به جای انعکاس آن مانند پوشش ها) مهندسی شده است. ASU در حال آزمایش چنین محصولاتی از غول هایی مانند ۳M و همچنین استارت آپ های کوچکتر است.

گرگ کاتس، بنیانگذار و مدیر عامل شرکت می گوید، اما پیشرفت واقعی یک ماده یا نوآوری نیست. ائتلاف سطوح هوشمند (SSC) – این تنوع بسیار زیاد پروژه‌ها و تمایل جدید برای «فکر کردن گسترده و در سطح شهر» در مورد سطوح است. SSC که در سال ۲۰۱۹ راه اندازی شد، اکنون با حدود ۴۰ سازمان و ۱۰ شهر و منطقه شهری در سراسر کشور کار می کند و داده ها و ابزارهایی را برای کمک به پیاده سازی سطوح هوشمند به طور موثر ارائه می دهد. کاتس می‌گوید: «شهر داغ‌تر، تاریک‌تر و نفوذناپذیرتر شده است، با قبض‌های انرژی بالاتر، بی‌عدالتی زیست‌محیطی بیشتر». بسیاری از شهرها واقعاً به نقطه ای رسیده اند که به دنبال راه حل های سیستمی هستند.» Kats خاطرنشان می کند که انگیزه های مالی نیز وجود دارد: آژانس های رتبه بندی اعتباری بزرگ شروع به بررسی تغییرات آب و هوا در محاسبات خود کرده اند که می تواند بر رتبه بندی اعتباری شهرداری ها تأثیر بگذارد.

Kats و دیگر حامیان سطوح هوشمند تأکید می کنند که مواد مبتنی بر فناوری باید با درختان و سایر راه حل های طبیعی تکمیل شوند. برندن شین، مدیر آب و هوا برای اعتماد برای زمین های عمومی، که بر ایجاد و تقویت پارک ها و فضاهای سبز در شهرها و جوامع متمرکز است (و با SSC کار می کند)، استدلال می کند که سطوح هوشمند و زیرساخت های سبز به طور طبیعی با هم هستند. او خاطرنشان می کند: “سایبان های درختان ما در سطوح پایین تاریخی قرار دارند.” اما آنها بخشی از سطح شهر هستند و «سطح شهر یکی از آن چیزهایی است که واقعاً تغییر می کند. شما می خواهید جاده ها را بازسازی کنید. و شما دوباره درختان را می‌کارید.»

کاتس می‌گوید: ائتلاف امیدوار است به شهرها کمک کند تا از طریق ترکیب و تجزیه و تحلیل داده‌ها، رویکردهای چندجانبه اما محلی را طراحی کنند. SSC در حال حاضر با ده‌ها شهر ایالات متحده و دو شهر در هند برای جمع‌آوری داده‌ها از صدها منبع، تولید نقشه‌های حرارتی دقیق از داده‌های ماهواره‌ای و سایر اطلاعات، و اجرای سناریوهای هزینه/فایده در پیاده‌سازی‌ها و جدول‌های زمانی مختلف، کار می‌کند. هدف این است که هم جامع و هم انعطاف پذیر باشد، با توجه به اینکه شهری خشک مانند استاکتون، کالیفرنیا، نیازها و راه حل های متفاوتی نسبت به شهری مرطوب تر مانند بالتیمور خواهد داشت. هدف یک شهر هرچه که باشد، کاتس ادعا می‌کند که با مجموعه کاملی از پاسخ‌ها – سطوح بازتابنده هوشمند، درختان، و پروژه‌های زیربنایی سبز مانند باغ‌های بارانی – اکثریت قریب به اتفاق شهرها می‌توانند دمای متوسط ​​را تا پنج درجه یا حتی بیشتر در گرمای قبلاً نادیده گرفته شده کاهش دهند. محله های جزیره ای

در سن آنتونیو، برنامه‌هایی برای استفاده از فناوری نقشه برداری حرارتی برای شناسایی محله‌هایی که بیشترین سود را از سرمایه‌گذاری شهرداری در پیاده‌روی خنک، درختان خیابان و سازه‌های سایه می‌برند، شکل می‌گیرد. ملنیک می گوید که زنگ بیدارباش هوای شدید اخیر، فرصتی واقعی برای برنامه ریزی های هماهنگ و در سطح شهر ایجاد کرده است. «شهرها معمولاً بسیار پر آب هستند. اداره پارک‌ها اینجا درختکاری می‌کند، و سپس اداره خدمات عمومی جاده‌های آنجا را انجام می‌دهد.» او می‌گوید. “همه نقشی در کاهش گرما دارند، اما چگونه می توانیم همه را با هم صحبت کنیم؟”

کاتس می‌گوید با تکامل فناوری‌ها و رشد شهرهای جهان، سرمایه‌گذاری در راه‌حل‌هایی برای ایجاد شهرهای خنک‌تر و قابل زندگی‌تر – و همکاری با یکدیگر برای اجرای آن‌ها – ضروری است: «انتظار اکنون یک استراتژی پرخطرتر از اقدام است».

راب واکر روزنامه نگاری است که طراحی، فناوری و موضوعات دیگر را پوشش می دهد. او نویسنده است هنر توجه. خبرنامه او در robwalker.substack.com.

تصویر سرب: محققان انعکاس پوشش های سرد روسازی را در آزمایشگاه برکلی اندازه گیری می کنند. اعتبار: روی کالتشمیت/آزمایشگاه برکلی، ©The Regents of University of California, Lawrence Berkeley National Laboratory.